Способ автономных измерений физических величин Советский патент 1993 года по МПК G01D21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения автономных измерительных си- стем физических величин при отсутствии в них мер и численного выражения единиц измерения этих величин, например для очувствления робототехнических систем третьего поколения, функционирующих автономно от человека на всех этапах от восприятия до обработки и использования измерительной информации в космическом пространстве, глубинах океана и других отдаленных от человека средах.

Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений.

На фиг.1 и 2 представлены структурные схемы автономных измерительных систем, реализующих заявленный способ.

Автономная измерительная система (фиг.1) интенсивности излучения объекта 1 содержит систему 2 наведения и фокусировки, первичный измерительный преобразователь 3, подключенный через измерительный преобразователь 4 к входу управляемого коммутатора 5. к управляющему входу которого через формирователь 6 подключен генератор 7, а выходы коммутатора 5( подключены соответственно к входам первого и второго блоков 8 и 9 памяти. Выход первого блока 8 памяти подключен к первому входу управляемого коммутатора 10 и через блок 11 изменения значения сигнала, например делитель. - к одному из входов блока 12 вычитания. Выход второго блока 9 памяти подключен к первому входу управляемого коммутатора 13 и к второму входу

00

ю

Јь СП

Ю

ГО

блока 12 вычитания. Выходы управляемых коммутаторов 10 и 13 подключены к входам блоха 14 вычитания, выход которого напрямую подключен к второму входу управляемого коммутатора 10, через инвертор 15 - к второму входу управляемого коммутатора 13, напрямую к аноду диода 16 и катоду диода 17, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 18 и 19 подключены к общей точке схемы. Катод диода 16 подключен к входу формирователя 20, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 10, входам первого счетчика 21 и инвертора 22. Анод диода 17 подключен к входу формирователя 23, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 13, входам второго счетчика 24 и инвертора 25. Выход блока 12 вычитания подключен к аноду диода 26 и катоду диода 27, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 28 и 29 подключены к общей точке схемы. Катод диода 26 подключен к входу формирователя 30, а анод диода 27 подключен к входу формирователя 31. Выходы формирователей 30 и 31 подключены к входам логической схемы ИЛИ 32, выход которой, а также выходы инверторов 22 и 25 подключены к входам логической схемы И 33. подключенной к входу третьего счетчика 34.

Автономная измерительная система (фиг.2) интенсивности изучения объектов 35 и 36 содержит две системы 37 и 38 наведения и фокусировки, каждая из которых подключена к соответствующим измерительным преобразователям 39 и 40, которые через измерительные преобразователи 41 и 42 подключены, соответственно к блокам 43 и 44 памяти, подключенным своими выходами соответственно к первым входам управляемых коммутаторов 45 и 46, причем выход первого блока 43 памяти дополнительно через блок 47 изменения значения сигнала подключен к одному из входов блока 48 вычитания, к другому входу которого подключен выход второго блока 44 памяти. Выходы управляемых коммутаторов 45 и 46 подключены к входам блока 49 вычитания, выход которого напрямую подключен к второму входу управляемого коммутатора 45, через инвертор 50 - к второму входу управляемого коммутатора 46, напрямую - к аноду диода 51 и катоду диода 52. вторые электроды которых через соответствующие резисторы 53 и 54 подключены к общей точке схемы. Катод диода 51 подключен к входу формирователя 55, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 45. входам первого счетчика 56 и инвертора 57. Анод диода 52 подключен к входу формирователя 58, выход которого подключен к входу управляемого коммутатора 46, входам второго счетчика 59 и инвертора 60. Выход блока 48 вычитания подключен к аноду диода 61 и катоду диода 62, вторые электроды которых через соответствующие резисторы 63 и 64 подключены к общей точке схемы, Катод диода 61 подключен к входу формирователя 65. а анод диода 62 подключен к

входу формирователя 66. Выходы формиро; вателей 65 и 66 подключены к входам логической схемы ИЛИ 67, выход которой, а также выходы инверторов 57 и 60 подключены к входам логической схемы И 68, подключенной к входу третьего счетчика 69.

Способ осуществляется следующим образом.

При работе автономной измерительной системы, представленной на фиг.1. интенсивность излучения объекта 1 вследствие действия системы 2 наведения и фокусировки воспринимается первичным измерительным преобразователем 3 и после преобразования в измерительном преобразователе 4 поступает на вход управляемого коммутатора 5, выход которого в данный момент времени подключен к входу первого блока 8 памяти. В результате в него записывается значение интенсивности излучения объекта 1 в данный момент времени. В следующий момент времени, определяемый частотой генератора 7, с формирователя 6 на управляющий вход коммутатора 5 поступает сигнал, переключающий выход измерительного преобразователя 4 на вход второго блока 9 памяти. В результате в него записывается второе значение интенсивности излучения объекта 1. Первое и второе значения сигналов с выходов блоков 8 и 9 памяти через

коммутаторы 10 и 13 поступают на входы блока 14 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности между первым и вторым значениями интенсивности изучения объекта 1. Положительный разпостный сигнал через диод 16 поступает на формирователь 20, с выхода которого бит информации записывается в первый счетчик 21. Сигнал с формирователя 20 поступа- еттакже на управляющий вход коммутатора

10, отключает от его входа блок 8 памяти и подключает к нему выход блока 14 вычитания, сигнал на выходе которого становится равным разности предшествующего результата вычитания и второго значения интенсивности излучения объекта 1. При положительном результате сигнал через диод 16 поступает на формирователь 20, с выхода которого очередной бит информации записывается в первый счетчик 21. Далее процесс вычитэния из предшествующего результата второго

значения интенсивности излучения объекта 1 продолжается до n-то такта, когда результат становится отрицательным. Запись информации в первый счетчик 21 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует уменьшение интенсивности излучения объекта 1 более, чем в п - 1, но менее, чем в п раз. Сигнал с формирователя 20 переключает коммутатор 10 в исходное состояние. При отрицательном результате вычитания содержимого второго блока 9 памяти из содержимого первого блока 8 памяти сигнал с выхода блока 14 вычитания через диод 17 поступает на формирователь 23, с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 24. Сигнал с формирователя 23 поступает также на управляющий вход коммутатора 13 и переключает его вход с выхода блока 9 памяти на выход инвертора 15. подключенного к выходу блока 14 вычитания. В этом такте сигнал на выходе блока 14 вычитания равен сумме предшествующего результата на выходе блока 14 и первого значения интенсивности излучения объекта 1. При отрицательном результате сигнал с выхода блока 14 вычитания через диод 17 поступает на формирователь 23, с выхода которого очередной бит информации записывается во второй счетчик 24. Далее в результате совместной работы инвертора 15 и блока 14 вычитания процесс сложения предшествующего результата и первого значения интенсивности излучения объекта 1 продолжается до m-го такта, когда результат стэно вится положительным. Запись информации во второй счетчик 24 прекращается, а ре- эультат, записанный в него, характеризует увеличение интенсивности излучения объекта 1 более, чем в пл-1, но менее, чем в m раз, в течение взятого интервала опроса. Сигнал с формирователя 23 переключает коммутатор 13 в исходное состояние. При равенстве первого и второго значений интенсивности излучения объекта 1, записанных в блоки 8 и 9 памяти, сигнал на выходе блока 14 вычитания равен нулю, и информация в счетчики 21 и 24 не записывается, а на выходах инверторов 22 и 25 сигналы соответствуют логической единице. Сигнал с выхода блока 8 памяти поступает на вход блока 11 изменения значения сигнала, где претерпевает неэквивалентное преобразование, например, деление или умножение на заданную величину, с выхода которого измененное значение сигнала поступает на один из входов блока 12 вычитания, на другой вход которого поступает сигнал с выхода блока 9 памяти. Сигнал с выхода блока 12 вычитания в зависимости от знака через один из диодов 26 или 27 поступает на один

из формирователей 30 или 31. сигналы с выходов которых поступают на входы логической схемы ИЛИ 32, а логическая единица с ее выхода поступает на один из входов 5 логической схемы 33 И, на другие входы которой с выходов инверторов 22 и 25 также поступают логические единицы. В результате, с выхода логической схемы 33 И в третий счетчик 34 записывается бит информации, ха10 рактеризующий равенство значений интенсивности излучения объекта 1 в течение времени опроса, определяемого частотой генератора 7.

При работе автономной измерительной

5 системы, представленной на фиг.2, интенсивность излучения объекта 35 вследствие действия системы 37 наведения и фокусировки воспринимается первичным измерительным преобразователем 39 и после

0 преобразования в измерительном преобразователе 41 записывается в первый блок 43 памяти. Одновременно интенсивность излучения объекта 36 вследствие действия системы 38 наведения и фокусировки

5 воспринимается первичным измерительным преобразователем 40 и после преобразования в измерительном преобразователе 42 записывается во второй блок 44 памяти. Первое и второе значения сигналов с выхо0 дов блоков 43 м 44 памяти через коммутаторы 45 и 46 поступают на входы блока 49 вычитания. Положительный разностный сигнал сего выхода через диод 51 поступает , на формирователь 55, с выхода которого бит

5 информации записывается в первый счетчик 56. Сигнал с формирователя 55 поступает также на управляющий вход коммутатора 45, отключает от его входа блок 43 рамяти и подключает к нему выход блока 49 вычита0 ния, сигнал на выходе которого становится равным разности предшествующего результата вычитания и значения интенсивности излучения второго объекта 36. При положительном результате сигнал через диод 51

5 поступает на формирователь 55, с выхода которого очередной бит информации записывается в первый счетчик 56. Далее в блоке 49 процесс вычитания продолжается до п-го такта, когда результат становится отрица0 тельным. Запись информации в первый счетчик 56 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучения первого объекта 35 над интенс Юностью излучения второго.

5 объекта 36 более, чем в п-1 раз. но менее, чем в п раз. Сигнал с формирователя 55 переключает коммутатор 45 в исходное состояние. При отрицательном результате вычитания содержимого второго блока 44 памяти из содержимого первого блока 43

памяти сигнал с выхода блока 49 вычитания через диод 52 поступает на формирователь 58, с выхода которого бит информации записывается во второй счетчик 59. Сигнал с формирователя 58 поступает также на управляющий вход коммутатора 46 и переключает его вход с выхода блока 44 памяти на выход инвертора 50, подключенного к выходу блока 49 вычитания. В этом такте сигнал на выходе блока 49 вычитания равен сумме предшествующего результата на его выходе и значения интенсивности излучения первого объекта 35. Отрицательный сигнал с выхода блока 49 через диод 52 поступает на формирователь 58, с выхода которого очередной бит информации записывается во второй счетчик 59. Далее в результате совместной работы инвертора 50 и блока 49 вычитания процесс сложения продолжается до т-го такта, когда результат становится положительным. Запись информации во второй счетчик 59 прекращается, а результат, записанный в него, характеризует превышение интенсивности излучения второго объекта 36 над интенсивностью излучения первого объекта 35 более, чем в т-1 раз, но не менее, чем в т раз. Сигнал с формирователя 58 переключает коммутатор 46 в исход- .ное состояние. При равенстве значений интенсивностей излучения объектов 35 и 36 сигнал на выходе блока 49 вычитания равен нулю и информация в счетчики 56 и 59 не записывается, а сигналы на выходах инверторов 57 и 60 соответствуют логической единице. Сигнал с выхода блока 43 памяти поступает на вход блока 47 изменения значения сигнала и с его выхода на один из входов блока 48 вычитания, на другой вход которого поступает сигнал с выхода блока 44 памяти. Сигнал с выхода блока 48 вычитания в зависимости от знака через один из диодов 61 или 62 поступает на соответствующий формирователь 65 или 66 и далее на логическую схему ИЛИ 67, логическая единица с выхода которой поступает на один из входов логической схемы И 68, на другие

входы которой с выходов инверторов 57 и 60 также поступают логические единицы. В результате в третий счетчик 69 с выхода логической схемы 68 записывается бит информации, характеризующий равенство значений интенсивностей излучения объектов 35 и 36.

Использование данного изобретения повышает точность и информативность автономных измерений физических величин за счет определения равенства значений измеренных физических величин, характеризующих состояние одного или нескольких объектов, и позволяет строить информационно-измерительные1 системы различных физических величин без предварительного

создания эталонов или мер этих величин.

Формула изобретения Способ автономных измерений физических величин по авт.св. № 1755052, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и информативности измерений, подвергают неэквивалентному преобразованию одно из значений преобразованной физической величины, вычитают из полученного значения другое значение преобразованной физической величины, формируя бит информации при ненулевом результате вычитания, инвертируют накопленные раздельно биты информации при обработке неизменных значений преобразованных физических величин и по совпадению полученных бит информации и бита информации при ненулевом результате вычитания судят о равенстве значений преобразованной физической величины одного или нескольких объектов в продолжении соответствующего количества тактов измерения.

v

e

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения автономных измерительных систем физических величин, функционирующих автономно от человека на всех этапах от восприятия до обработки и использования измерительной информации. Способ не требует предварительного создания эталонов или мер измеряемых физических величин. Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений. Сущность изобретения: способ предусматривает измерение одного из значений преобразованной физической величины, вычитание из полученного значения другого значения преобразованной физической величины с формированием бит информации при ненулевом результате вычитания, инвертирование накопленных раздельно бит информации при обработке неизменных преобразованных значений физической величины и определение по совпадению полученных бит информации и бита информациипри ненулевом результате вычитания равенства значе- ний преобразованной физической величины одного или нескольких объектов в продолжение соответствующего количества тактов измерения. 2 ил, Ё